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清洁地表水溶解氧接近饱和。当有大量藻类繁殖时，溶解氧可能过饱和；当水体受到有机物质、无机还原物质污染时，会使溶解氧含量降低，甚至趋于零，此时厌氧细菌繁殖活跃，水质恶化。水中溶解氧低于3-4mg/L时，许多鱼类呼吸困难；继续减少，则会窒息死亡。一般规定水体中的溶解氧至少在4mg/L以上。水中溶解氧的含量可作为有机污染及其自净程度的间接指标。我国的河流、湖泊、水库水溶解氧含量大都在4mg／L以上，长江以南的一些河流一般较高，可达6-8mg／L。 在废水生化处理过程中，溶解氧也是一项重要控制指标。
由于溶解氧的含量与大气、温度等因素有很大的关系，所以溶解氧的样品采集要用专门的采样瓶，如双氧瓶和溶解瓶。采样时，注意不使水样与空气接触，采样动作要轻柔，尽量减少扰动。采样时采样瓶必须充满，而后盖紧瓶塞，同时注意不要残留气泡。从管道和水笼头处采集水样，可用橡皮管或其他软管导流，让水沿瓶壁流入到满溢出并继续采集数分钟后加塞盖紧，不留气泡。为防止水样中的溶解氧发生变化，采集的水样必须进行现场固定（向其中加入硫酸锰和碱性碘化钾）或直接在现场用氧电极进行测定。
测定水中溶解氧的方法有碘量法及其修正法（GB7489-87）和氧电极法（GB11913-89）。清洁水可用碘量法；受污染的地面水和工业废水必须用修正的碘量法或氧电极法，此外为了实现溶解氧的自动监测，国家环保局制订了溶解氧（DO）水质自动分析仪技术要求（HJ/T99-2003）。
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